反向電壓修復(fù)儀控制系統(tǒng)設(shè)計

宋振華

0 引言

非晶硅太陽能電池（如圖1所示），是通過在在玻璃表面鍍膜，在將膜切割成而成的。切割時用激光刻線的方法，在激光刻線的時候由于激光的不穩(wěn)定性，會造成有些地方刻不斷，造成電池組短路，為了修復(fù)這些短路電池組，所以設(shè)計了反向電壓修復(fù)儀，其主要原理是給每個電池加反向電壓。通過反向電壓擊穿短路的地方，使得電池恢復(fù)正常供電電壓，由于光源采用了模擬1%太陽光，所以每個電池產(chǎn)生的電壓單位為毫F。

圖1 非晶硅太陽能電池

1 控制系統(tǒng)概述

美國OPTO22公司的SNAP 系列是一種典型的“前端分布式智能I/O系統(tǒng)”，SNAP控制器通過ETHERNET/ RS485方式與分布在現(xiàn)場的諸多前端分布式智能I/O單元連接，前端分布式智能I/O單元是由一個智能處理器（或控制器）加一個模塊安裝底板構(gòu)成，底板上可根據(jù)需要插上各種I/O模塊，所有模擬量的I/O模塊都自帶微處理器，因此，I/O的掃描和檢測能達(dá)到微秒級和工程單位的I/O級轉(zhuǎn)換。OPTO22公司提供的軟、硬件都符合國際開放標(biāo)準(zhǔn)，因此，OPTO22公司提供的是一種開放性極高的產(chǎn)品，具備和大量第三方設(shè)備進行連接和通訊的能力。機器采用OPTO軟件作為控制軟件，和視窗編輯界面，主要功能有對太陽能每個小電極進行電壓采集，和反向電壓修復(fù)作用。主界面如圖2所示。

圖2 反向電壓修復(fù)儀控制系統(tǒng)主界面

反向電壓修復(fù)儀控制系統(tǒng)特點如下：

1）界面編寫簡單易懂：采用OPTO軟件編寫操作界面，程序采用圖形界面，編寫簡單，多線程I/O掃描引擎技術(shù)，使得HMI在性能上具有革命性的改變。

2）運算速度快：它采用128MHz,64位 PAC控制器，可以提供高性能的計算能力。

3）任務(wù)的最小控制周期可以達(dá)到0.1ms。4）采集模塊能滿足采集需求。組態(tài)及編程軟件采用OPTO22。系統(tǒng)硬件構(gòu)成如圖3所示：

基板選用SNAP-PAC-R2-8。PAC控制器一個。SNAP-IDC-32：10-32VDC數(shù)字量模塊一個，分辨率 ：

輸入：15.5位，（±號） 0.004% Span

輸出：12位 0.024% Span

SNAP-ODC-32-SRC:5-60 VDC SCOURCE數(shù)字量輸出模塊二個，SNAP-AIV-32模擬量輸入模塊二個，直流開關(guān)電源一個24V，反向電源一個，高速中間繼電器50個24V ，工業(yè)交換機一臺8端口，控制箱一個。

圖3 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

2 反向電壓修復(fù)儀控制系統(tǒng)基本工作原理

通過OPTO自帶的DATALINK軟件對，每次測量的數(shù)據(jù)進行采集生成TXT文件，如下：

這里面包含：日期，電池板編號，以及每個電極的電壓（mv 為單位）

9/29/2009 3:11:25 PM, 'SH09092601-A2F2 ', 48,56, 42, 73, 102, 101, 132, 123,

114, 122, 147, 136, 128, 115, 125, 105, 125, 102,98, 130, 140, 107, 84, 86,

78, 45, 81, 62, 8, 66, 55, 50, 58, 59, 66, 89, 115,0

9/29/2009 3:32:09 PM, 'SH09092601-A2F2 ', 22,106, 153, 205, 200, 200, 188,

136, 147, 166, 162, 146, 164, 154, 78, 157, 155,153, 0, 2, 151, 142, 153, 141,

145, 140, 151, 159, 126, 102, 161, 154, 162, 152,129, 141, 99, 0

以上數(shù)據(jù)可直接導(dǎo)入EXCEL文件進行編輯分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理

3 系統(tǒng)的先進性

該系統(tǒng)控制器選用OPTO22 PLC，上位監(jiān)控軟件I/O Display，流程圖編程方式，簡單直觀，在實際使用過程中，很好地滿足了產(chǎn)品生產(chǎn)要求。

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